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摘 要：低延时通信旨在为许多不同的应用提供良好的连接服务，低延时通信的主要挑战在于同时满足严苛的时延和可靠性要求：端到端时延为1ms，整体丢包率为10-5，10-7。根据低延时通信传输时延小于信道相干时间以及传输短数据包的特点，本文对大规模无线网络中的低延时通信技术展开相关研究。本文提出并推导了一个大规模无线网络中低延时通信的时延和可靠性综合评价指标一网络中的低延时通信可实现率。此外，我们提出了分集策略，引入了随机静默来提高网络的低延时通信可实现率。

关键词：低延时通信；分集；随机几何

引言

低延迟通信是第5代、第6代（the sixth generation， 6G）移动通信网络的关键通信场景之一，将成为各种新兴关键任务应用开发的核心。根据5G标准的要求，为了支持新兴的关键任务应用，网络的端到端（end to end， E2E）时延不能超过1ms，丢包概率为10-5，10-7。与现有的蜂窝网络相比，5G网络的时延和可靠性需要显著提高至少两个数量级，如排队延迟、处理延迟、访问延迟，是实现低延时通信的关键瓶颈。这些严格的要求对无线网络的研究提出了前所未有的挑战。

1系统模型和关键指标

本文研究的是无线网络的下行链路，将时间离散为一个个相同间隔的时隙，称之为帧，每帧的持续时间为， 是系统的最小时间单位。假设每个发射机都有一个无限容量的缓冲区来存储来自更高网络层的数据包，每个发射机中数据包的到达过程是独立同分布的泊松过程且到达速率为（0≤≤1）。根据先进先出（first in first out，FIFO）的规则调度数据包。假定每个数据包的大小固定为n比特，并且发射机在每个资源单位（单位频段单位时间帧）中只发送一个数据包。

2.2仿真验证

本节对时间分集策略下的理论推导进行了仿真验证，同时对不同值的低延时通信可实现率进行了仿真模拟和数值分析。默认参数设置如表1。仿真环境为MATLAB 2016b。

在时间分集策略下，当分配给每个包的服务总帧数N=8时，网络中的低延时通信可实现率和它的四个边界随单个数据包传输期间活跃时间帧的数量变化的曲线。随着值的增加，网络中的低延时通信可实现率先增大后减小，上界I持续增大，上界II和下界II先增大后减小，下界I持续减小。当粉从1开始增加时，网络中的低延时通信可实现率和所有边界都会随着传输数的增加而增加。当继续增加时，网络中的低延时通信可实现率减小，因为干扰增加，多次重复传输之间的干扰相关性增加。当值持续增加时，由于最近的干扰发射机活跃的概率增加，上界II和下界II减小。上界I随的增加而增加，因为在推导上界I时，假定每个传输的信道衰落是独立的，传输次数越多，成功概率越大。下界I随着的增加而减小，因为在推导下界I时计算的是次传输中某一次成功的概率，随着的增加，单次传输的干扰会增加，所以下界I会持续减小。

结论

虽然在低延时通信场景中，信道的相干时间比单个数据包的传输时间要长也就是说信道的衰落系数在数据包的整个传输过程是保持不变的，当遇到较差的信道条件时，并不能通过时间分集策略等到信道条件变好后再次传输，在减少干扰方面，时间分集策略仍然是极其重要的。本文提出了一种随机静默的时间分集传输策略，通过减小数据包传输过程中单次传输的干扰，以及多次传输之间的干扰相关性，来达到提升网络性能的目的。

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